Messo型卧式结晶器在化工行业的使用

Messo型卧式结晶器在化工行业的使用
摘要：详细介绍了Messo型卧式结晶器的工作原理，以及在己二酸行业中，结晶器日常操作要点。

关键词：结晶器真空绝热冷却结晶结晶
己二酸（ADA）是重要的脂肪族二元酸，主要用来制造尼龙66、聚氨酯、合成树脂及增塑剂等。

近几年，由于己二酸市场价格暴涨，行业盈利十分丰厚，吸引了众多企业投资新建己二酸生产装置，目前国内生产己二酸的厂家近十余家，截止到2013年6月，我国己二酸的生产能力已经增加到165万t/a。

目前，在国内己二酸行业中，己二酸溶液结晶分离采用的是真空冷却法，与其相对应的结晶分离设备是Messo型卧式结晶器：
一、Messo型卧式结晶器结构简述
己二酸生产使用的Messo型卧式结晶器，共有12个隔室，相邻两室由虹吸管连通，每个隔室分别与顶部冷凝器及真空系统连接，以保持每个室真空度的不同，在结晶过程中，第1室至第12室真空度及温度依次降低，己二酸溶液在一定真空度下绝热蒸发降温，从而己二酸溶液达到过饱和而结晶析出。

为使溶液使溶液内的晶核或结晶能均的生长，并避免析出的结晶沉淀在底部，各个室内在溢流管附近都设有推进式搅拌器。

己二酸浆料在经过结晶器过程中，在设备内壁上易结疤形成附着层。

这些附着层逐渐积累，最后使整个隔室空间减小，结晶效果很差，结晶质量降低，为避免结晶器结疤影响操作，各室均设有热水清洗管道。

可根据需要进行自动程序控制或手动控制清洗虹吸管及结晶器内壁。

真空系统采用三级汽喷射泵组+真空泵组合，以达到很低的真空度。

二、真空绝热冷却结晶原理
真空绝热冷却结晶是使溶剂在真空下蒸发而使溶液绝热冷却的结晶法。

此法适用于具有正溶解度特性而溶解度随温度的变化率中等的物系。

结晶器内维持较高的真空度，当溶液送入绝热保温的密闭结晶器后，由于与真空度相对应的溶液沸点远低于进料溶液温度，溶液势必发生闪急蒸发而绝热冷却到与结晶器压强相对应的平衡温度（在真空条件下，闪蒸效应出现的蒸汽，瞬间即可以抽走，随后开始降温过程，当达到稳定状态后，溶液的温度冷却到与结晶器压强相对应的平衡温度）。

实质上溶液通过蒸发浓缩及冷却两种效应来产生过饱和度，溶剂蒸发所消耗的汽化潜热恰好由溶液冷却所释放的显热及溶质的结晶热所平衡。

也就是同时起到移去少量溶剂与冷却溶液的作用[1]。

三、结晶器的日常管理理论基础
结晶器结晶分离的目的是为了得到纯净且易分离的己二酸晶体（即大颗粒的
结晶）。

要点是控制晶粒发生的速度和结晶成长的速度。

1）、依据结晶器进料的溶解度曲线，设定NO.1～NO.11室温度，然后调整各室真空度达到温度设定值，确定结晶器各室负荷。

1.第一室操作条件
确定第一室操作温度的原则：高于进料的结晶点温度2～5℃，使ADA浆料达到饱和状态、处于第一介稳区。

比如，正常生产中，第一结晶器正常操作时结晶器进料结晶点控制在71±1℃，因而第一结晶器第1室液相温度控制在76±2℃，气相温度控制在80±1℃，高于物料结晶点，避免在第一室引起初级成核，影响产品质量。

2.第二室的操作温度和结晶生成量
第二室的操作是整个结晶器操作的关键。

在第二室里，形成结晶所需要的晶核靠返料供给，应尽量减少新晶核产生。

生产经验证明返料比一般维持在10～12%；同时结晶室液相温度控制在进料结晶点温度（71℃）左右。

3.三室及三室以后的操作条件
由于第二室浆料中已经有了大量的结晶粒子，第三室以后的各结晶室，主要目的是控制结晶成长的速度，应合理均匀分配各室的结晶负荷：
其一、结晶器第3室至第12室各室负荷应均匀下降，这样分配负荷可使各室的过饱和度均匀分布，在达到相同总量时，系统生成的晶核数量最少。

其二、在真空冷凝系统负荷可能达到的前提条件下，尽量增加后几室的结晶负荷。

结晶系统的晶核主要是在第2室内形成，在第3室以后，特别是第7室以后，在这些结晶室内的晶核数量已经相当多，结晶面积相当大，所以结晶的成长速度很大，使溶液的过饱和度很快降低，从而减少了结晶的成核速率，在这种情况下，适当增加后几室的过冷度不至于生成过多的晶核而影响结晶操作。

3.1结晶器进料组分变化对结晶质量的影响
实验证明，杂质存在，对己二酸溶解度曲线变化影响甚大，在己二酸/硝酸溶液中，随着硝酸浓度的增加，己二酸的溶解度增大，且温度越高，这种影响越显著。

戊二酸含量增加，使己二酸溶解度降低，丁二酸对己二酸溶解度影响不大。

3.2搅拌速度对结晶质量的影响
在结晶器内加搅拌的最主要目的是使待结晶物料混合均匀，通过控制搅拌速度，使溶液内的晶核或结晶能均匀生长，合适的搅拌速率是控制结晶晶粒的关键。

搅拌转速越快，结晶速率越快，当搅拌器转数达到悬浮液完全悬浮的临界
转数时，结晶速率达到最大值；但是若再进一步增加搅拌器的转数，已不再改变结晶速率，反而对结晶好的完成“初晶”有一定的粉碎作用，这种情况对晶粒的分布是不利的。

3.3结晶器各室及虹吸管内壁结疤、各室容积变小，使浆料停留时间缩短，晶体来不及长大，是影响结晶器长周期运行的一个重要因素。

需要定期进行自动程序控制或手动控制清洗虹吸管及结晶器内壁。

在国内己二酸行业中，提高结晶分离质量和延长结晶器的运行寿命是己二酸生产的核心管理。

由于设备自身的局限性，一般运行1～2月之后，内部结晶严重，不但结晶器自身运行困难，己二酸的结晶质量也明显下降。

所以每2个月需停车2～4天彻底清洗结晶器内部的结疤。

这也是造成己二酸生产成本上升的原因之一，通过我们对结晶器操作的优化和完善。

结晶器清疤周期延长至2～3个月清疤一次。

节能效果明显。

参考文献
[1]丁绪淮谭迪编著《工业结晶学》.。